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스파이크단백질

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목차

1. 개요

스파이크 단백질은 바이러스 표면에 돌출된 막대 또는 곤봉 모양의 구조물로, 바이러스 침입에 관여하는 중요한 역할을 한다. 바이러스 외피에 고정된 막 단백질이며, 일반적으로 당단백질이다. 스파이크 단백질은 세포 표면 수용체와 상호 작용하거나 효소로 작용하며, 비리온 표면에 노출되어 항원으로 작용할 수 있다. 코로나바이러스, 인플루엔자 바이러스, 레트로바이러스 등 다양한 바이러스에서 발견되며, 특히 코로나바이러스의 스파이크 단백질은 백신 개발의 주요 표적이 된다.

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스파이크단백질
개요
SARS-CoV-2 바이러스 표면의 스파이크 단백질
SARS-CoV-2 바이러스 표면의 스파이크 단백질
유형당단백질
기능세포 침투
발견 위치바이러스 캡시드 또는 바이러스 외피 표면
관련 질병코로나19
상세 정보
구조스파이크 단백질은 바이러스의 캡시드나 외피 표면에 존재하는 당단백질이다.
"페플로머 단백질(peplomer protein)"이라고도 불린다.
코로나바이러스의 스파이크 단백질은 숙주 세포 표면의 수용체와 결합하여 바이러스가 세포에 침투하는 데 중요한 역할을 한다.
역할바이러스의 숙주 세포 침투를 매개한다.
코로나19 백신 개발의 주요 표적이다.
추가 정보
기타 명칭페플로머 단백질 (Peplomer protein)

2. 역사 및 어원

"페플로머"라는 용어는 바이러스 표면의 개별 스파이크를 지칭하며, 비리온의 외부 표면에 있는 물질 층을 "페플로스"라고 한다.[5] 이 용어는 그리스어 페플로스에서 유래되었으며, "헐렁한 겉옷",[3] "로브 또는 망토",[6] 또는 "여성용 망토"를 의미한다.[5] 1960년대에 제안된 르보프–호른–투르니에 시스템과 같은 초기 바이러스 분류 시스템은 "페플로스"와 페플로머의 외형 및 형태를 분류의 중요한 특징으로 사용했다.[5][7][8] 최근에는 "페플로스"라는 용어가 바이러스 외피의 동의어로 간주된다.[6]

3. 구조 및 특징

스파이크 또는 페플로머는 일반적으로 바이러스 표면에서 솟아 있는 막대 또는 곤봉 모양의 돌기이다. 스파이크 단백질은 일반적으로 크고 외부의 외배엽 도메인, 바이러스 외피에 고정하는 단일 막 관통 도메인, 바이러스 내부에 짧은 꼬리를 가진 막 단백질로 구성된다. 또한 뉴클레오캡시드를 형성하는 것과 같이 다른 바이러스 단백질과 단백질-단백질 상호작용을 형성하기도 한다.[18] 일반적으로 당단백질이며, O-결합형 당화보다 N-결합형 당화를 받는 것이 일반적이다.[18]

4. 기능

스파이크는 일반적으로 바이러스 침입에 관여한다. 스파이크는 세포 표면 수용체와 상호 작용할 수 있으며, 그 결과 혈구 응집 활성을 나타내거나, 다른 경우에는 효소가 될 수 있다.[6] 예를 들어, 인플루엔자 바이러스는 헤마글루티닌과 뉴라미니다제라는 두 가지 기능을 가진 표면 단백질을 가지고 있다.[6] 세포 표면 수용체에 대한 결합 부위는 보통 스파이크의 끝 부분에 위치한다.[3] 많은 스파이크 단백질은 막 융합 단백질이다.[9] 비리온 표면에 노출된 스파이크 단백질은 항원이 될 수 있다.[6]

5. 종류

스파이크 또는 펩로머는 오르토믹소바이러스, 파라믹소바이러스, 라브도바이러스, 필로바이러스, 코로나바이러스, 분야바이러스, 아레나바이러스 및 레트로바이러스와 같은 외피 바이러스의 전자 현미경 이미지에서 확인할 수 있다.[3]

5. 1. 코로나바이러스

코로나바이러스는 표면에 코로나바이러스 스파이크 단백질(S 단백질)을 가지고 있으며, 이는 클래스 I 융합 단백질로 바이러스 감염의 첫 단계인 바이러스 진입을 매개한다.[10] S 단백질은 항원성이 매우 높아 감염에 대한 면역 체계에서 생성되는 항체의 대부분을 차지한다. 이 때문에 S 단백질은 SARS-CoV-2 바이러스로 인한 COVID-19 대유행에 대응하여 COVID-19 백신 개발의 주요 표적이 되었다.[11][12] 베타코로나바이러스의 아속 중 하나인 엠베코바이러스(SARS 유사 코로나바이러스를 제외)는 헤마글루티닌 에스테라제라는 추가적인 짧은 표면 단백질을 가지고 있다.[13]

COVID-19 대유행 상황에서 환자 조직 샘플의 전자 현미경 사진을 통해 바이러스 입자를 식별해야 했다. 많은 보고서에서 코로나바이러스 형태와 표면적으로 유사하고, 코로나바이러스의 특징적인 스파이크가 네가티브 염색으로 뚜렷하게 나타나지만 초미세 절단에서는 덜 보이기 때문에, 정상적인 세포 내 구조를 코로나바이러스로 오인하는 경우가 발생했다.[14]

5. 2. 인플루엔자 바이러스

대부분의 인플루엔자 바이러스는 뉴라미니다아제(효소의 일종)와 헤마글루티닌(클래스 I 융합 단백질)이라는 두 가지 표면 단백질(펩로머)을 가지고 있다.[3] 일부 인플루엔자 바이러스는 헤마글루티닌 에스테라아제 단백질 하나로 두 가지 기능을 모두 수행한다.[18]

5. 3. 레트로바이러스

레트로바이러스는 인간 면역 결핍 바이러스(HIV)와 같은 표면 펩플로머를 가지고 있다.[3] 이들은 gp41과 gp120 두 개의 단백질로 형성된 단백질 복합체이며, 둘 다 ''env'' 유전자에서 발현되어 바이러스 진입을 매개하는 스파이크 단백질 복합체를 형성한다.[15]

6. 관련 용어

7. 갤러리

참조

[1] 웹사이트 Достоверно красиво: как мы сделали 3D-модель SARS-CoV-2 https://nplus1.ru/bl[...] N+1 2021-07-29
[2] 서적 Saunders Comprehensive Veterinary Dictionary https://archive.org/[...] Elsevier, Inc
[2] 웹사이트 peplomer http://medical-dicti[...] Farlex 2011-03-30
[3] 서적 Fenner and White's medical virology 2016
[4] 논문 Coronaviruses: Molecular Biology (Coronaviridae) 2021
[5] 논문 The Classification of Viruses 1966-10-00
[6] 서적 The dictionary of virology Elsevier/Academic Press 2009
[7] 논문 [A virus system]. 1962-06-13
[8] 논문 A System of Viruses 1962-01-01
[9] 논문 Viral membrane fusion 2015-05-00
[10] 서적 Coronaviruses: An Updated Overview of Their Replication and Pathogenesis 2020
[11] 논문 Evolution of the COVID-19 vaccine development landscape 2020-10-00
[12] 논문 SARS-CoV-2 vaccines strategies: a comprehensive review of phase 3 candidates 2021-12-00
[13] 논문 Coronavirus Genomics and Bioinformatics Analysis 2010-08-24
[14] 논문 Difficulties in Differentiating Coronaviruses from Subcellular Structures in Human Tissues by Electron Microscopy 2021-04-00
[15] 논문 Subunit organization of the membrane-bound HIV-1 envelope glycoprotein trimer 2012-09-00
[16] 웹사이트 Достоверно красиво: как мы сделали 3D-модель SARS-CoV-2 https://nplus1.ru/bl[...] N+1 2021-07-29
[17] 서적 Saunders Comprehensive Veterinary Dictionary https://archive.org/[...] Elsevier, Inc
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[26] 논문 The neighborhood of the Spike gene is a hotspot for modular intertypic homologous and non-homologous recombination in Coronavirus genomes https://academic.oup[...] 2021-10-12
[27] 논문 Evolution of the COVID-19 vaccine development landscape 2020-10-00
[28] 논문 SARS-CoV-2 vaccines strategies: a comprehensive review of phase 3 candidates 2021-12-00
[29] 논문 Coronavirus Genomics and Bioinformatics Analysis 2010-08-24
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